Equilibrio de Oxirreducao QFL1212 Quimica Analitica II - Resumo e Exercicios

Equilíbrio de oxirredução Dr Gilberto J Silva Junior gsilvajjrgmailcom QFL1212 Química Analítica II Noturno 1º Semestre 2024 Reações de oxirredução Potencial padrão de redução Equação de Nernst Exercícios Reações de oxirredução São reações químicas que envolvem transferência de elétrons entre espécie podendo acontecer em fase homogênea ou heterogênea Reações de oxirredução São reações químicas que envolvem transferência de elétrons entre espécie podendo acontecer em fase homogênea ou heterogênea 2 MnO4 5 H2O2 6 H 2 Mn2 5 O2 8 H2O Cu2 Zn Cu Zn2 Características das reações de oxirredução Ox Fe2 Red Fe3 Oxidação Perda de um ou mais elétrons Aumento do Nox Agente redutor Redução Ganho de um ou mais elétrons Diminuição do Nox Agente oxidante Características das reações de oxirredução Ox Fe2 Red Fe3 Oxidação Perda de um ou mais elétrons Aumento do Nox Agente redutor Redução Ganho de um ou mais elétrons Diminuição do Nox Agente oxidante Dadas as seguintes semirreações de redução quais seriam capazes de oxidar o ferro Ce4 1 e Ce3 Cu2 2 e Cus H2O2 2 H 2 e H2O Zn2 2 e Zns E0 161 V E0 034 V E0 177 V E0 076 V Fe2 Fe3 1 e Fe2 Fe3 E0 077 V Oxidantes típicos Redutores típicos a Substâncias compostas com pelo menos um elemento de Nox elevado Ex MnO4 Cr2O7 2 S2O8 2 ClO3 NO3 b Substâncias simples não metálicas Ex F2 Cl2 Br2 O2 a Substâncias compostas com pelo menos um elemento de Nox baixo Ex S2 Cr2O4 2 S2O3 2 I Br b Substâncias simples metálicas ordem decrescente de reatividade Cs Rb K Na Ba Li Sr Ca Mg Be Zn Cr Fe Cd Ti Co H Sb Bi As Cu Ag Pd Pt Au Mais reativos que H menos nobre REDUTORES FORTES c Cátions oso Ex Sb3 As3 Cu Fe2 c Cátions de metais nobres Ex Ag Pt2 Au3 d Cátions ico Ex Sb5 As5 Cu2 Fe3 Oxidantes e redutores O caráter redutor ou oxidante de uma espécie pode depender da espécie parceira na reação 2 MnO4 5 NO2 6 H 2 Mn2 5 NO3 3 H2O Agente redutor 2 I 2 NO2 4 H I2 2 NO 2 H2O Agente oxidante 3 5 7 2 Nox Nox 1 0 3 2 Potencial padrão de redução Eº O potencial padrão Eº indica a tendência de uma reação ocorrer espontaneidade Não se trata de uma medida absoluta mas sim referente a outra semirreação A redução do H a H2 nas condições padrão atividades unitária 298 K foi definida arbitrariamente com o valor de Eº 000 V 2 H aq 2 e H2 g Eletrodo Padrão de Hidrogênio EPH Ebbing D D Gammon S D General Chemistry 8th ed Houghton Mifflin New York NY 2005 Potencial padrão de redução Eº Os equilíbrios de oxirredução podem ser estudados medindo os potenciais em células eletroquímicas nas quais as duas semirreações que compõem o equilíbrio sejam seus participantes Uma delas forma o eletrodo de referência Neste caso o eletrodo padrão de hidrogênio Skoog West Holler Crouch Fundamentos de Química Analítica Cap 18 tradução da 8ª ed Norteamericana New York NY 2005 Potencial padrão de redução Eº Espécies mais efetivas como receptoras de elétrons oxidantes fortes Espécies mais efetivas como doadoras de elétrons redutores fortes Contato direto Silver tree Imersão de uma fita de cobre em nitrato de prata 2 Ag 2 e 2 Ags Cus Cu2 2 e 2 Ag Cu s 2 Ags Cu2 Célula galvânica Como é calculado o potencial da célula Dois condutores imersos em soluções eletrolíticas eletrodos As reações podem ser feitas em uma célula eletroquímica célula galvânica uma pilha O potencial da célula Ecel é dado pela diferença dos potenciais das semirreações Ecel Ecátodo Eânodo Skoog West Holler Crouch Fundamentos de Química Analítica Cap 18 tradução da 8ª ed Norteamericana New York NY 2005 Célula galvânica Como é calculado o potencial da célula Ecel Ecátodo Eânodo Ecel 0799 0337 0462 V Ecel 0 Reação Espontânea Potencial da célula e espontaneidade A diferença de potencial é a medida da tendência da reação ocorrer em direção ao equilíbrio Início da reação Equilíbrio 0 Ecel V 0462 2 Ag Cus 2 Ags Cu2 K Cu2 41 1015 Ag2 G nFEcel No equilíbrio G 0 portanto Ecel 0 V Ecel 0 G 0 reação espontânea Ecel 0 G 0 reação inversa é espontânea À medida que a reação prossegue o potencial da célula inicialmente 0462 V diminui continuamente e se aproxima de zero qual a reação global se aproxima do equilíbrio Potencial da célula e espontaneidade Ox e Red Nós já sabemos que G nFEcel Quantitativamente os critérios de espontaneidade e equilíbrio são melhores descritos pela energia livre de Gibbs Sabemos também que G Gº RT ln Q E Eº RT ln Q nF Logo Equação de Nernst E Eº RT ln nF Red Ox R constante universal dos gases 8314 J K1 mol1 T temperatura em Kelvin n número de elétrons F constante de Faraday 96485 C mol1 ℓn logaritmo natural 2303 log10 E Eº log 005916 n Red Ox Exercício Calcule o potencial desta semirreação considerando que a Fe3 Fe2 01 mol L1 b Fe3 1 mol L1 e Fe2 01 mol L1 Existe efeito da concentração c Fe3 Fe2 mas o número de mols dos participantes seja triplicado Existe efeito no potencial Fe3 e Fe2 E0 0771 V Exercício 1 Calcular o potencial real de uma semicélula contendo o par redox MnO4 Mn2 a temperatura ambiente 25ºC em diferentes pHs 3 2 e 1 Considere MnO4 101 mol L1 Mn2 101 mol L1 Eº 151 V